2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on thermal comfort evaluation method considering diversity
| Project/Area Number |
19H00797
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
田邉 新一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30188362)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 純 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (60875293)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 温熱環境 / 熱的快適性 / 人体熱モデル / 生理量 / 心理量 / 発汗サーマルマネキン / 波長特性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、人体を取り巻く様々な温熱環境に対する温熱快適性評価や健康性評価を行うことを目的としており、2020年度は主に以下の3課題に取り組んだ。
1）3D-CAD上における環境シミュレーションと体温調節モデルの連成：人体生理シミュレーションに基づく熱的快適性評価手法を開発することを目的として、3D-CADツールRhinoceros上で、環境シミュレーションと体温調節モデルJOS-3を連成した。本手法を用いることで環境シミュレーションから温熱要素を人体部位別に精緻に取得し、体温調節モデルJOS-3によって取得された生理量を設計にフィードバックすることが可能となる。
2）着衣熱抵抗および着衣蒸発熱抵抗の測定：人体の発汗を模擬するサーマルマネキンを用いて、気流・着衣のぬれに伴う着衣熱抵抗および着衣蒸発熱抵抗の変化を測定した。これらの測定データをモデルの入力条件とすることで、体温調節モデルJOS-3の適用範囲を拡張し、気流下・衣服湿潤時などにおける熱的快適性を再現することが可能となった。
3）異なる波長帯域放射による皮膚温熱感に関する被験者実験：ある特定の波長域のみを選択的に反射、吸収する素材の開発研究として、異なる波長帯赤外放射に対する皮膚の温熱感覚について被験者20名を対象に実験を行った。異なる波長帯を持つ等熱量放射による一対比較を行った結果、遠赤外放射は近赤外放射に比べ被験者の皮膚温を上昇させ、より強い暑さ感や不快感を与えることが明らかになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理由：4年間の研究計画において、研究前半の2年間は主にモデルの条件整理や被験者実験などを行い、後半の2年間はシミュレータの開発や応用を行う予定であった。モデルの条件整理や被験者実験に関して、代謝量に関する研究は2020年度日本建築学会大会、空気調和衛生工学会大会、Roomvent 2020（国際学会）にて発表し、国際誌Building and Environmentへの掲載が決定した。一方で、着衣の熱物性値に関しては、発汗サーマルマネキンを用いた実測を実施しているものの、着衣の数値モデル化には至っていない。したがって、モデルの条件整理や被験者実験に関する研究遂行状況はやや遅れた状況である。
シミュレータの開発や応用に関しては、4年間の研究計画の中で主に後半2年間で行う予定であったが、今年度は体温調節モデルJOS-3を開発し、国際誌Energy and Buildingsに掲載されたほか、環境シミュレーションと体温調節モデルJOS-3を連成し、非定常環境における熱的快適性評価を可能とするツールを開発するなど、当初の計画以上に進展している。
したがって、総合的な研究の進捗状況として、（2）おおむね順調に進展しているという評価とした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は体温調節モデルを基盤とした温冷感・快不快感予測、血圧予測、熱中症予測手法の確立を目指し、以下の2課題を中心に研究を進める。
1）被験者実験データベースの構築：被験者実験データベースを構築し、モデルの精度検証用の比較データとして用いる。近年、倫理委員会などへの対応で新たな被験者実験の実施が難しくなってきたことから、我々の研究グループで行われてきた被験者実験や、他研究グループによる既往の被験者実験をもとに、人体生理量や心理量に関する実験データベースを構築し、モデルの精度検証用の比較データとして用いる。データが不足している場合は新たに被験者実験を実施し、データベースに加える。また、データベースを広く公開することで、第三者へのデータ提供を可能とする。
2）新たな温熱快適性シミュレータ（TAT）の開発：体温調節モデルJOS-3を基盤とした温冷感・快不快感予測、血圧予測、熱中症予測手法の確立を行う。Pythonを用いたプログラム開発により上記の予測手法を統合した、「温熱快適性・健康性評価数値シミュレータ（TAT）」を開発する。シミュレータの精度検証を行うため、データベース中の実験および新たに実施する非定常環境での被験者実験を再現し、実測値とシミュレータの予測値を比較する。実測値と予測値の間に乖離が見られる場合には原因を分析し、シミュレータの改良を行う。
|
